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7.2??ModelSim仿真工具簡介

ModelSim是Model?Technology（Mentor?Graphics的子公司）的DHL硬件描述語言的仿真軟件，該軟件可以用來實現(xiàn)對設計的VHDL、Verilog或者是兩種語言混合的程序進行仿真，同時也支持IEEE常見的各種硬件描述語言標準。

無論從友好的使用界面和調(diào)試環(huán)境來看，還是從仿真速度和仿真效果來看，ModelSim都可以算得上是業(yè)界最優(yōu)秀的HDL語言仿真軟件。它是惟一的單內(nèi)核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器，是做FPGA/ASIC設計的RTL級和門級電路仿真的首選；它采用直接優(yōu)化的編譯技術(shù)，Tcl/Tk技術(shù)和單一內(nèi)核仿真技術(shù)，具有仿真速度快，編譯代碼與仿真平臺無關(guān)，便于IP核保護和加快程序錯誤定位等優(yōu)點。

Modelsim最大的特點是其強大的調(diào)試功能。

·??先進的數(shù)據(jù)流窗口，可以迅速追蹤到產(chǎn)生錯誤或者不定狀態(tài)的原因。

·??性能分析工具幫助分析性能瓶頸，加速仿真。

·??代碼覆蓋率檢測確保測試的完備。

·??多種模式的波形比較功能。

·??先進的Signal?Spy功能，可以方便地訪問VHDL、Verilog或者兩者混合設計中的底層信號。

·??支持加密IP。

·??可以實現(xiàn)與MATLAB的Simulink的聯(lián)合仿真。

目前常見的Modelsim分為幾個不同的版本：ModelSim?SE、ModelSim?PE、ModelSim?LE和ModelSim?OEM。

如圖7.3所示，Modelsim的用戶界面和一般的Windows窗口相似，由上到下依次為：標題欄、菜單欄，工具欄，工作區(qū)和狀態(tài)欄。

圖7.3??Modelsim界面

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7.2.1??標題欄

標題欄位于整個用戶界面的最上方，標題欄的左邊顯示當前程序的名稱，右邊用來控制用戶界面的大小，包括最小化、最大化和關(guān)閉3種功能按鈕。

7.2.2??菜單欄

菜單欄里面一共有8個菜單選項，分別是：File（文件）、Edit（編輯）、View（視圖）、Compile（編譯）、Simulate（仿真）、Tools（工具）、Window（窗口）、Help（幫助）。下面分別具體介紹。

1．“File”菜單

文件菜單通常包含了對工程及文件等的操作。ModelSim的文件菜單包含的命令有：New（新建）、Open（打開）、Close（關(guān)閉）、Import（導入）、Save（保存）、Delete（刪除）、Change?Directory（更改路徑）、Transcript（對腳本進行管理）、Add?to?Project（為工程添加文件）、Recent?Directories（最近幾次的工作路徑）、Recent?Projects（最近幾次工程）、Quit（退出）。

（1）新建文件命令（File/?New）。

單擊File/?New命令，將會出現(xiàn)一個子菜單，共包含4個選項。

·??單擊“Folder”（新建文件夾）后，會出現(xiàn)對話框，提示輸入新建的文件夾的名字，即可在當前目錄下新建一個文件夾。

·??單擊“Source”（新建源文件）后，會出現(xiàn)源文件類型的選項（VHDL、Verilog、Other），單擊可分別新建對應格式的源文件。

·??單擊“Project”（新建工程）后，會出現(xiàn)對話框，提示在“Project?Name”處輸入新建工程的名稱，在“Project?Location”處指定新建工程的存放路徑。在“Default?Library?Name”處指明默認的設計庫的名稱，用戶設計的文件將編譯到該庫中。

·??單擊“Library”（新建一個庫）后，會出現(xiàn)對話框，提示選擇“Create?a?New?library?and?a?logical?mapping?to?it”（新建一個庫并建立一個邏輯映像）或“A?map?to?an?existing?library”（新建一個到已存在庫的映像）。在“Library?name”處輸入新建庫的名稱，在“Library?physical?name”處輸入存放庫的文件名稱。?

（2）Open（打開文件）。

單擊會出現(xiàn)子菜單選擇打開File（文件）、Project（工程）及Dataset（WLF文件）。?

（3）Close（關(guān)閉）。

單擊會出現(xiàn)子菜單選擇關(guān)閉Project（工程）或Dataset（仿真數(shù)據(jù)文件）。

（4）Import（導入）。

導入新的庫。在進行某些仿真時需要的一些仿真庫可以通過該方法導入，根據(jù)提示指定仿真庫的路徑及目標庫路徑，一步一步操作完成。注意ModelSim安裝目錄下的modelsim.ini文件不能為只讀，該文件保存了ModelSim的一些設置信息

（5）Save（保存）。

保存當前仿真數(shù)據(jù)。

（6）Delete（刪除）。

刪除指定的工程，即刪除.mpf文件，.mpf是ModelSim工程的后綴名。

（7）Change?Directory（改變路徑）。

改變當前工作路徑，ModelSim使用的是絕對路徑，而不是相對路徑。這與ISE不同。在ISE中，用戶可以將設計的整個目錄復制到其他任何地方，只要目錄完整，可以直接打開工程文件。而在ModelSim中，若將整個目錄復制到其他地方，打開工程時其指向仍為原來工程的地址，可以通過更改路徑來設置新的路徑。

（8）Transcript（腳本）。

單擊會出現(xiàn)子菜單，可選擇操作Save?Transcript（保存主窗口中腳本）、Save?Transcript?As（把主窗口中腳本另存為一個新文件）或Clear?Transcript（清除主窗口中的腳本）。

（9）Add?to?Project（添加到工程）。

單擊會出現(xiàn)子菜單，可選擇操作File（添加文件到當前工程）、Simulation?Configuration（添加設定的仿真配置）或Folder（添加文件夾）。

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（10）Recent?Directories（最近幾次工作路徑）。

可以從中選取最近幾次的工作路徑。

（11）Recent?Projects（最近幾次工程）。

可以打開最近幾次的工程。

（12）Quit（退出）。

退出Modelsim。

2．“Edit”菜單

類似于Windows應用程序，在編輯菜單中包含了對文本的一些常用的操作。

（1）Copy（復制）。

復制選中的文檔

（2）Paste（粘貼）。

把剪切或復制的文檔粘貼到當前插入點之前。

（3）Select?All（全選）。

選中主窗口中所有的抄本文檔。

（4）Unselect?All（取消全選）。

取消已選文本的選中狀態(tài)。

（5）Find（查找）。

在命令窗口中查找字符或字符串。

3．“View”菜單

類似于其他Windows應用程序，視圖菜單可以控制在屏幕上顯示哪些窗口。

（1）All?Windows（所有窗口）。

打開所有的ModelSim窗口，試一下該命令會發(fā)現(xiàn)ModelSim打開了許多窗口，包括波形窗口、信號列表窗口、源文件窗口等。

（2）Dataflow（數(shù)據(jù)流）。

打開Dataflow窗口，在該窗口中顯示數(shù)據(jù)的流向。

（3）List（列表）。

打開列表窗口。

（4）Process（進程）。

打開過程窗口，該窗口顯示了設計中的進程所在的位置。

（5）Signals（信號）。

打開信號窗口。該窗口顯示了設計中所有信號的列表。

（6）Source（源文件）。

打開源文件窗口，可以在源文件窗口中顯示設計中使用的源文件。

（7）Structure（結(jié)構(gòu)）。

打開結(jié)構(gòu)窗口，該窗口以列表方式顯示了設計中所有到的結(jié)構(gòu)，雙擊某一結(jié)構(gòu)，可以查找定義該結(jié)構(gòu)的語句。

（8）Variables（變量）。

打開變量窗口，該窗口以列表方式顯示了設計中定義的所有變量。

（9）Wave（波形）。

打開波形窗口，這是我們仿真時經(jīng)常需要查看的窗口，在其中顯示了輸入和輸出的波形。

（10）Dataset。

打開Dataset瀏覽器來打開、關(guān)閉、重命名或激活一個Dataset。用戶在使用的時候會發(fā)現(xiàn)沒有什么變化，這時候可以看看Workspace窗口下是不是多了一個選項卡。該選項卡顯示的內(nèi)容與Structure窗口顯示的完全相同。

（11）Coverage（覆蓋率）。

查看仿真的代碼覆蓋率。

（12）Active?Processes（活動的進程）。

當前正在執(zhí)行的進程。

（13）Workspace（工作區(qū)）。

打開當前的工作區(qū)。

（14）Encoding（編碼）。

以不同的編碼查看。

（15）Properties。

顯示工作區(qū)中選中對象的屬性。

4．“Compile”菜單

（1）Compile（編譯）。

把HDL源文件編譯到當前工程的工作庫中。

（2）Compile?Options（編譯選項）。

設置VHDL和Verilog編譯選項，例如可以選擇編譯時采用的語法標準等。

（3）Compile?All（全編譯）

編譯當前工程中的所有文件。

（4）Compile?Select（編譯選中的文件）

編譯當前工程中的選中文件。

（5）Compile?Order（編譯順序）

設置編譯順序，一般系統(tǒng)會根據(jù)設計對VHDL自動生成編譯順序，但對于Verilog需要指定編譯順序。

（6）Compile?Report（編譯報告）

有關(guān)工程中已選文件的編譯報告。

（7）Compile?Summary（編譯摘要）

有關(guān)工程中所有文件的編譯報告。

5．“Simulate”菜單

這里的編譯及運行命令類似于Visual?Ctf等高級語言的調(diào)試時候的命令。

（1）Simulate（仿真）。

裝載設計單元。

（2）Simulation?Options（仿真選項）。

設置仿真選項。

（3）Run（運行）。

·??Run?***ns：在該仿真時間長度內(nèi)進行仿真。若要改變長度，可在Simulation?Options中設置或在工具欄中修改。

·??Run-All（運行所有仿真）：進行仿真，直到用戶停止它。

·??Continue（繼續(xù)）：繼續(xù)仿真。

·??Run-Next（運行到下一事件）：運行到下一個事件發(fā)生為止。

·??Step（單步）：單步仿真。

·??Step-Over：仿真至子程序結(jié)束。

·??Restart：重新開始仿真，重新加載設計模塊，并初始化仿真時間為零。

（4）Break（停止）。

停止當前的仿真。

（5）End?Simulation（結(jié)束仿真）。

結(jié)束當前仿真。

6．“Tools”菜單

（1）Waveform?Compare（波形比較）。

在子菜單中有具體進行波形比較的命令。

（2）Coverage（覆蓋率）。

測試仿真的代碼覆蓋率，所謂代碼覆蓋率是指仿真運行到當前已運行的代碼占所有代碼的比例，當然是越接近100%越好。

（3）Breakpoints（斷點設置）。

單擊此選項出現(xiàn)斷點設置對話框，設置斷點。

（4）Execute?Macro（執(zhí)行宏文件）。

所謂的宏文件就是保存后的腳本，腳本保存起來，以后可以利用該命令來重新執(zhí)行。

（5）Options（選項）。

·??Transcript?File：設置腳本文件的保存。

·??Command?History：命令歷史。

·??Save?File：保存腳本文件。

·??Saved?Lines：限制腳本文件的行數(shù)。

·??Line?Prefix：設置每一行的初始前綴。

·??Update?Rate：設置狀態(tài)條的刷新頻率。

·??ModelSim?Prompt：改變ModelSim的命令提示符。

·??VSIM?Prompt：?改變VSIM的命令提示符。

·??Paused?Prompt：?改變Paused的命令提示符。

·??HTML?Viewer：設置打開在線幫助的文件。

（6）Edit?Preferences（編輯參數(shù)選?。?。

設置編輯參數(shù)。

（7）Save?Preferences（保存參數(shù)選?。?。

設置保存用的參數(shù)。

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7．“Window”菜單

（1）Initial?Layout（初始化版面）。

恢復所有窗口到初始時的大小和位置。

（2）Cascade（層疊）。

使所有打開的窗口層疊。

（3）Tile?Horizontally（水平平鋪）。

水平分隔屏幕，顯示所有打開的窗口。

（4）Tile?Vertically（垂直平鋪）。

垂直分隔屏幕，顯示所有打開的窗口。

（5）Layout?Style（版面格式）。

·??Default（默認格式）：與Initial?Layout格式相同。

·??Classic（經(jīng)典格式）：采樣低于5.5版本的格式。

·??Cascade：與Cascade格式相同。

·??Horizontally：與Tile?Horizontally格式相同。

·??Vertically：與Tile?Vertically格式相同。

（6）Icon?Children。

除了主窗口之外的其他窗口縮為圖標。

（7）Icon?All。

將所有窗口縮為圖標。

（8）Deacon?All。

將所有縮為圖標的窗口還原。

8．“Help”窗口

（1）About?ModelSim。

顯示ModelSim的版本、版權(quán)等信息。

（2）Release?Notes。

顯示ModelSim的版本發(fā)布信息。

（3）Welcome?Menu。

顯示歡迎畫面。

（4）PDF?Documentation。

在子菜單中可以選擇ModelSim的PDF文檔。

SE?HTML?Documentation：ModelSim的超文本文檔。

（5）Tcl?Help：Tcl幫助文檔。

Tcl是Tools?Command?Language的縮寫，它是一種可擴充的命令解釋語言，具有與C語言的接口和命令的能力，應用非常廣泛，這方面也有專門的書籍。

（6）Tcl?Man?Pages：Tcl主頁面。

（7）Technotes：技術(shù)文檔。

7.2.3??工具欄

ModelSim的工具欄如圖7.4所示。從左到右依次為：打開、復制、粘貼、編譯選定、編譯全部、仿真、停止仿真、重新開始仿真、仿真步長、運行一步、繼續(xù)運行、運行所有、單步執(zhí)行、主程序的單步執(zhí)行。

圖7.4

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7.2.4??工作區(qū)

由圖7.3可以看到，在用戶使用界面里面工作區(qū)占有的面積最大，工作區(qū)初始可以分為左右兩部分：左邊是文件或者工程列表，右邊是相應的文件的顯示區(qū)。

7.2.5??狀態(tài)欄

ModelSim的狀態(tài)條如圖7.5所示，其中左面為當前工程的名稱，右面為與當前仿真相關(guān)的一些系數(shù)，如仿真時間和仿真變量等。

圖7.5??狀態(tài)欄